Wykład 8

Henryk Adrian

Hartowność stali Definicja hartowności Czynniki wpływające na hartowność

stali Parametry hartowności Metody oceny hartowności

Metoda przełomów Metoda krzywych „U” Metoda Jominy’ego Metoda analityczna Grossmanna

Hartowność zdolność stali do tworzenia struktury martenzytycznej, czyli do utwardzania się w głąb przekroju przy oziębianiu od temperatury krytycznej

Parametry hartowności Średnica krytyczna, Dkr największa średnica

pręta hartującego się na wskroś (50% martenzytu w rdzeniu) w ośrodku o danej intensywności chłodzenia, H

Idealna średnica krytyczna, Di największa średnica pręta hartującego się na wskroś (50% martenzytu w rdzeniu) w idealnym ośrodku o intensywności chłodzenia, H=

Szybkośc krytyczna chłodzenia, vkr Głębokość warstwy zahartowanej Inne pojęcia: Współczynnik intensywności chłodzenia, H – określa

cechę ośrodka oziębiającego

. Korelacja szybkości chłodzenia próbki Jominy i osiowej części przekroju prętów chłodzonych w ośrodkach o różnej intensywności chłodzenia

Czynniki wpływające na hartowność Skład chemiczny stali – wszystkie

pierwiastki rozpuszczone w austenicie – za wyjątkiem kobaltu – podwyższają hartowność stali bo wpływają na wykres CTP stali. Przesuwają w prawo (do dłuższych czasów) krzywe przemian dyfuzyjnych. Ponadto pierwiastki węglikotwórcze zmieniają kształt wykresu: przesuwają do wyższych temperatur przemianę perlityczną i obniżają zakres temperatur przemiany bainitycznej.

Wielkość ziarna austenitu ( im większe ziarno, tym większa hartowność, bo mniej miejsc do zarodkowania przemian dyfuzyjnych. Tymi miejscami są granice ziarn). Należy zaznaczyć, że tego sposobu zwiększenia hartowności nie wykorzystuje się w praktyce, bo gorsze są własności mechaniczne martenzytu powstałego z gruboziarnistego austenitu

Zawartość wtrąceń niemetalicznych (wtrącenia działają jak granice ziarn – ułatwiają zarodkowanie produktów przemian dyfuzyjnych i zmniejszają hartowność

Jednorodność składu chemicznego austenitu (niejednorodność składu pogarsza hartowność, bo w miejscach uboższych w pierwiastki stopowe łatwiej zachodzą przemiany dyfuzyjne

Metody oceny hartowności Metoda P-F (Shepherd 1934)

Obserwacja przełomu próbki zahartowanej w 10% roztworze NaCl: cztery próbki o średnicach 19 mm z naciętym karbem po hartowaniu w temperaturach 790, 815, 840 i 870oC łamie się i określa głębokość zahartowania oraz wielkośc ziarna na podstawie porównania z kompletem wzorców skali Jernkontoret obecnie stosuje się do badania hartowności stali węglowych narzędziowych

Metoda krzywych „U” (Bain, Grossmann)

Metoda Jominy

Zależność v_700=f(l)

0

20

40

60

80

100

120

0 10 20 30 40 50 60

odległość od czoła [mm]

szy

bk

oś

ć c

hło

dze

nia

[C

/s]

. Dane do obliczenia idealnej średnicy krytycznej metodą hartowania od czoła

Zależność Di=f(lk)

Dane do określenia średnicy krytycznej dla różnych ośrodków na podstawie znajomości idealnej średnicy

krytycznej

Dane do obliczanie idealnej średnicy krytycznej metodą Grossmanna

SPAlCuMoCrSiMnoi ffffffffDD

Stale średniowęglowe

Stale średniowęglowe

Dane Grossmanna

Stale niskowęglowepierwiastek A0 A1 A2 A3 A4

Mn 1,0126 0,28311 0,301319 1,8261 -0,931396

Si 0,993901 0,221664 -0,703920 0,776997 -0,202372

Ni 0,994214 0,360923 -0,020137 -0,023915 0,013196

Mo 1,0024 1,3045 0,519731 0,664567 -0,483256

Cr 1,0244 -0,065480 3,1166 -3,3498 1,3771

Mo-Ni 0,880514 2,3511 1,1987 -0,434496 -0,142891

66

55

44

33

221 MAMAMAMAMAMAAf oM

Stale średniowęglowepierwiastek A0 A1 A2 A3 A4

Mn 1,0126 0,9966 0,3523 1,0292 -0,3134

Si 1 0,3217 0,1923 -0,2012 0,0756

Ni 1,0133 1,4653 -1,4291 0,8223 -0,1864

Mo 1 4,25

Cr 1 1,7143

Do

GS A0 A1 A2 A3 A4 1 -0,188611 4,8987 -6,8771 5,0865 -1,9059

2 -0,366127 6,5379 -13,5778 15,8441 -7,9772

3 -0,307373 5,5989 -10,3031 10,2478 -4,4277

4 -0,134639 3,5978 -3,2962 -0,592356 1,6279

5 -0,113209 3,3554 -3,4707 0,679147 0,532272

6 -0,113954 3,2156 -3,4503 0,763284 0,574765

7 -0,171847 3,7314 -5,6300 3,7949 -0,792434

8 -0,060480 2,4155 -1,3564 -2,0922 2,0619

9 -0,106628 2,7541 -2,9446 0,465998 0,663433

10 -0,176748 3,2604 -5,0266 3,7768 -1,1883

11 -0,183642 3,2656 -5,5050 4,6888 -1,6490

12 -0,204003 3,5017 -7,1764 8,0071 -3,7225

44

33

221 CACACACAAD oo

Metoda obliczania krzywej hartownościTabela 3. Wartości współczynników kl dla stali niskowęglowych

Di odleglosci od czola [mm]

mm 1,59 3,17 4,76 6,35 9,52 12,70 15,87

19,05 25,40

20,32 1,14 1,48 2,28 2,79 3,57 4,32 5,14 5,88 7,75

22,86 1,1 1,36 2 2,47 3,16 3,79 4,46 5,09 6,61

25,4 1,08 1,27 1,78 2,2 2,81 3,34 3,88 4,41 5,64

27,94 1,06 1,2 1,6 1,97 2,52 2,96 3,4 3,84 4,82

30,48 1,04 1,15 1,45 1,78 2,27 2,64 3 3,37 4,14

33,02 1,03 1,12 1,34 1,63 2,06 2,38 2,67 2,97 3,58

35,56 1,03 1,09 1,26 1,5 1,89 2,16 2,4 2,65 3,13

38,1 1,02 1,08 1,2 1,4 1,75 1,98 2,18 2,39 2,77

40,64 1,02 1,07 1,16 1,33 1,64 1,84 2,01 2,19 2,48

43,18 1,02 1,06 1,13 1,27 1,55 1,73 1,88 2,03 2,27

45,72 1,02 1,05 1,11 1,23 1,48 1,65 1,79 1,91 2,1

45,72 1,02 1,05 1,09 1,19 1,42 1,59 1,71 1,82 1,98

50,8 1,02 1,05 1,09 1,17 1,38 1,54 1,66 1,77 1,9

53,34 1,02 1,04 1,08 1,15 1,35 1,5 1,63 1,74 1,84

55,88 1,01 1,04 1,08 1,14 1,32 1,47 1,6 1,71 1,81

58,42 1,01 1,04 1,08 1,13 1,3 1,45 1,58 1,68 1,78

60,96 1,01 1,03 1,08 1,12 1,29 1,44 1,56 1,66 1,75

63,5 1,01 1,03 1,07 1,1 1,28 1,42 1,54 1,63 1,72

66,04 1,01 1,02 1,07 1,09 1,26 1,4 1,51 1,6 1,69

68,58 1,01 1,02 1,06 1,08 1,25 1,38 1,48 1,57 1,66

71,12 1 1,02 1,06 1,07 1,23 1,36 1,46 1,54 1,63

73,66 1 1,01 1,05 1,06 1,22 1,34 1,43 1,51 1,6

76,2 1 1,01 1,04 1,06 1,2 1,32 1,41 1,48 1,57

78,74 1 1,01 1,03 1,05 1,19 1,29 1,38 1,46 1,54

81,28 1 1,01 1,02 1,05 1,18 1,27 1,36 1,43 1,51

83,82 1 1,01 1,02 1,04 1,16 1,25 1,33 1,4 1,48

86,36 1 1,01 1,02 1,04 1,15 1,23 1,31 1,37 1,45

88,9 1 1,01 1,02 1,04 1,13 1,21 1,28 1,34 1,41

91,44 1 1,01 1,02 1,03 1,12 1,19 1,26 1,31 1,38

93,98 1 1 1,01 1,02 1,1 1,17 1,23 1,28 1,35

Pasmo hartowności Ze względu na rozrzut składu chemicznego,

wielkości ziarna, temperatury hartowania stal charakteryzuje pasmo hartowności

Krzywe hartowności umożliwiają konstruktorowi porównanie i dobór gatunków stali z uwzględnieniem przydatności do obróbki cieplnej i wymaganej hartowności przy najmniejszych kosztach (stale o reglamentowanej hartowności).

Wprowadzenie stali o reglamentowanej hartowności zapewnia jednolitość produkcji, zmniejsza wybraki, przy obróbce cieplnej, ułatwia zamienność gatunków dzięki znanym parametrom hartowności

III Dane do określenia krzywej „U” na podstawie krzywej hartowności